當(dāng) 2022 年世界杯第一場(chǎng)比賽的哨聲在卡塔爾當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年11月20日響起，開(kāi)啟了體育史上又一項(xiàng)意義重大的技術(shù)應(yīng)用，帶來(lái)新的體驗(yàn)。

此次，卡塔爾世界杯的官方用球AL RIHLA中植入的芯片成為一個(gè)重要的看點(diǎn)，在整個(gè)賽事期間，比賽用球都將包含一個(gè)實(shí)時(shí)收集空間定位數(shù)據(jù)的傳感器——這是第一次采用這種球跟蹤機(jī)制的世界杯。傳感器與現(xiàn)有的光學(xué)跟蹤工具相結(jié)合，提供[敏感詞]的球追蹤數(shù)據(jù)，使 VAR（視頻助理裁判）和越位審查等程序比以往都更加準(zhǔn)確和簡(jiǎn)化。

據(jù)悉，該套球跟蹤技術(shù)方案由總部位于德國(guó)的人工智能解決方案提供商 KINEXON 設(shè)計(jì)，方案在2021年9 月通過(guò)了 FIFA EPTS 測(cè)試。

該套方案使用了哪種技術(shù)，它是如何工作的？

國(guó)際足聯(lián)在2022 年世界杯上對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用被稱(chēng)為“半自動(dòng)越位”程序——該程序主要由人工智能功能運(yùn)行，但保留了人工確認(rèn)的重要元素。具體來(lái)說(shuō)，在每一個(gè)比賽用球內(nèi)都有一個(gè)基于KINEXON技術(shù)的設(shè)備，據(jù)該公司稱(chēng)，這款設(shè)備重14克，實(shí)際上是由兩個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立傳感器集成而成：

超寬帶（UWB）傳感器，一種在提供[敏感詞]的位置數(shù)據(jù)方面優(yōu)于 GPS 或藍(lán)牙的技術(shù)，獲取和跟蹤足球[敏感詞]位置數(shù)據(jù)的同時(shí)可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)至后臺(tái)系統(tǒng)。

慣性測(cè)量單元（IMU）傳感器，用于檢測(cè)物體在空間中細(xì)微運(yùn)動(dòng)的傳感器。

KINEXON 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事總經(jīng)理 Maximillian Schmidt 表示：“超寬帶幫助確定了物體的位置， IMU 則提供了三維的精細(xì)運(yùn)動(dòng)。“

無(wú)論何時(shí)踢球、頭球、投球，甚至輕敲球，系統(tǒng)都會(huì)以每秒 500 幀的速度獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從傳感器實(shí)時(shí)發(fā)送到本地定位系統(tǒng) (LPS)，這涉及安裝在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)周?chē)奶炀€設(shè)置，這些天線接收并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以供立即使用。根據(jù)KINEXON的足球跟蹤解決方案所述，該方案會(huì)在球場(chǎng)周邊安裝12-24個(gè)UWB基站用于收集數(shù)據(jù)。而UWB可達(dá)200米的工作距離，足以覆蓋整個(gè)足球場(chǎng)范圍的數(shù)據(jù)收集。

此外，球內(nèi)裝置由阿迪達(dá)斯提供的懸掛技術(shù)提供支持，旨在將傳感器安裝在球的中央內(nèi)部點(diǎn)，并將其固定在一致的位置。

與這個(gè)球傳感器配對(duì)還有來(lái)自 Hawk-Eye 的光學(xué)攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)。體育場(chǎng)周?chē)惭b了 12 臺(tái)鷹眼攝像機(jī)，每秒跟蹤球本身和每位球員 50 次。跟蹤玩家身體的 29 個(gè)獨(dú)立點(diǎn)，包括四肢。當(dāng)結(jié)合使用這兩個(gè)數(shù)據(jù)源時(shí)，越位判定不僅高度準(zhǔn)確，而且比過(guò)去更快。

這個(gè)數(shù)據(jù)有多準(zhǔn)確？

大家可能會(huì)產(chǎn)生一些疑問(wèn)：“如何知道這些數(shù)據(jù)始終如一地反映了球員和球的真實(shí)、實(shí)時(shí)的定位？”

這里要理解的第一個(gè)概念是刷新率，它以赫茲為單位測(cè)量，指的是給定顯示器每秒能夠繪制新圖像的次數(shù)。標(biāo)準(zhǔn) 50Hz 視頻是當(dāng)今高清顯示器常用的格式，每秒生成一張新圖像 50 次（對(duì)于那些更熟悉該術(shù)語(yǔ)的人來(lái)說(shuō)，“幀速率”為每秒 50 幀）。任何將視頻放慢到逐幀模式的人都知道每幀之間有輕微時(shí)間間隔的感覺(jué)——對(duì)于50Hz 視頻，該間隔為每幀 20 毫秒（對(duì)于 60Hz 視頻，為每幀 16.66 毫秒，等等）。

此次世界杯的球跟蹤系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)以 500Hz 的頻率進(jìn)入，這意味著真正定位中的任何間隙都低于兩毫秒——或者比標(biāo)準(zhǔn)50Hz 滯后短減少10 倍。如此高頻的數(shù)據(jù)監(jiān)控和收集提升了位置的精準(zhǔn)度和實(shí)時(shí)性。此外，PTP 主時(shí)鐘的使用允許 UWB監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和鷹眼數(shù)據(jù)之間的同步，[敏感詞]到百萬(wàn)分之一秒，確保兩個(gè)饋送永遠(yuǎn)不會(huì)相互干擾。

另外，國(guó)際足聯(lián)也做了各項(xiàng)嚴(yán)格的測(cè)試，不僅僅是技術(shù)上的驗(yàn)證評(píng)估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還包括了實(shí)際場(chǎng)景的反復(fù)多次測(cè)試， 比如，機(jī)械射擊測(cè)試——在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，可以對(duì)機(jī)器人射擊設(shè)備進(jìn)行編程，以不同的速度、旋轉(zhuǎn)和方向“踢”球。然后高速攝像機(jī)評(píng)估球的飛行，確保傳感器的存在不會(huì)產(chǎn)生異常的飛行路徑。確保可以在世界杯如此重大賽事實(shí)戰(zhàn)中的使用。

然而，2022年世界杯只是觸及了UWB技術(shù)潛在能力的皮毛。

科技改變賽事體驗(yàn)，不僅僅是輔助越位判定，在更多的體育競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中都可以使用，同時(shí)幫助到教練、球員、裁判、組辦方、賽事媒體等的工作改進(jìn)，比如：

戰(zhàn)術(shù)分析：通過(guò)實(shí)時(shí)球跟蹤，教練可以驗(yàn)證他們?cè)诒荣悺⒂?xùn)練課程或視頻課程中的印象。將其與球員跟蹤相結(jié)合，教練可以更輕松地過(guò)濾掉球員的弱點(diǎn)，例如缺乏準(zhǔn)確性和傳球速度。然后，教練組收到具體的數(shù)據(jù)，看看他們的訓(xùn)練和比賽措施是否有助于解決問(wèn)題。

球員表現(xiàn)分析：球員和球跟蹤齊頭并進(jìn)。前者描繪了球員的身體表現(xiàn)，包括他的各項(xiàng)心跳、動(dòng)作、呼吸等數(shù)據(jù)。而實(shí)時(shí)球數(shù)據(jù)則有更多想象空間，球員在壓力下如何反應(yīng)？他要多久才能控制住球？他需要將多少觸球傳給隊(duì)友？通過(guò)分析所有這些數(shù)據(jù)，教練可以訓(xùn)練球員以滿(mǎn)足他們比賽體系的要求。

直播可視化：實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)到的各項(xiàng)跟蹤數(shù)據(jù)及各項(xiàng)指標(biāo)。可以為在現(xiàn)場(chǎng)直播中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、復(fù)雜的實(shí)時(shí)可視化鋪平了道路。

實(shí)時(shí)分析和比賽統(tǒng)計(jì)：不僅是教練，球迷和記者也可以實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，并可以將其用于實(shí)時(shí)比賽分析。實(shí)時(shí)可視化和個(gè)性化配置有助于并加速數(shù)據(jù)評(píng)估。

球迷參與：除了球隊(duì)、聯(lián)賽、媒體合作伙伴和廣播公司，球迷也可以從球傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中獲益。生成的數(shù)據(jù)可用于在所有頻道上為粉絲自動(dòng)創(chuàng)建高質(zhì)量和視覺(jué)精致的內(nèi)容。社交媒體和電視排行榜為粉絲提供了比以往任何時(shí)候都更深刻的見(jiàn)解。

裁判等：可以在需要有關(guān)球的位置和移動(dòng)或特定球員用球動(dòng)作的實(shí)時(shí)信息時(shí)用于裁判。

集成在球中的包含了UWB功能的傳感器以及各類(lèi)成套設(shè)施，以其低延遲性、高準(zhǔn)確性和可靠性使得以上體驗(yàn)有望變成現(xiàn)實(shí)。

紐瑞芯科技作為UWB芯片技術(shù)的重要參與者之一，自主研發(fā)的ursamajor系列UWB芯片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了超高精度的1厘米、1度的測(cè)量精度，愿意與您一起開(kāi)拓UWB技術(shù)更加廣闊的賽事應(yīng)用場(chǎng)景，全面提升賽事體驗(yàn)，讓科技改變生活。


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